KR101018148B1 - 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법 - Google Patents

Abstract

제강공정의 연속 주조시 래들(Ladle)로부터 용강이 유입되고 주형으로 용강을 공급하는 용강 유동 유도형 턴디쉬(Tundish)와 이를 이용한 연속주조방법이 제공된다.

상기 본 발명의 턴디쉬는, 용강이 유입되는 턴디쉬 본체; 및 상기 턴디쉬 본체에 구비되고 가스를 분출시키어 용강의 유동을 유도하거나 개재물의 부상을 가능토록 제공되는 가스 분출수단;을 포함하여 구성되되, 상기 가스 분출수단은, 가스 공급 라인과 연통하는 가스통로와, 상기 가스통로와 연통되고 가스를 분출하기 위한 가스 분출구멍을 포함하여 상기 턴디쉬 본체의 바닥 측에 하나 이상 배치되는 내화 구조체로 제공되어 공급되는 가스를 분출시키는 디퓨져; 및, 상기 디퓨져의 가스통로와 연통하면서 외부 가스 공급관과 연계되는 가스 공급 통로를 구비하고 상기 턴디쉬 본체의 내벽을 따라 연장 축조되는 내화 구조 체로 구성되는 가스 공급 라인;으로 구성되고, 상기 가스 분출수단의 디퓨져는, 높이를 갖는 구조체로 형성되어 단독으로 댐 구조물로 제공되거나, 턴디쉬 본체에 구비된 다른 댐 구조물과 협력하여 용강의 유동을 제어토록 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 턴디쉬에 수용된 용강의 유동을 가스 상승류로 구현하여 원활한 용강 유동으로 용강의 탕면 굳음을 방지하는 것은 물론, 용강의 턴디쉬 체류시간을 증대시키는 한편, 원활한 개재물 부상으로 개재물의 주형 혼입을 효과적으로 방지시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

턴디쉬, 용강 유동, 가스 분출수단, 연속주조방법

Description

용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법{Tundish and Continuous Casting Method using The Same}

본 발명은 제강공정의 연속 주조시 래들(Ladle)로부터 용강이 유입되고 주형으로 용강을 공급하는 턴디쉬(Tundish)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 턴디쉬에 수용된 용강의 유동을 가스 상승류로 구현하여 원활한 용강 유동으로 용강의 탕면 굳음을 방지하는 것은 물론, 용강의 턴디쉬 체류시간을 증대시키는 한편, 원활한 개재물 부상으로 개재물의 주형 혼입을 효과적으로 방지시키는 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법에 관한 것이다.

일반적으로 슬래브 등의 주편을 연속 생산하는 제철공장에서의 연속 주조 공정은 한 개의 래들과 한 개의 턴디쉬, 그리고 연주기로 구성된다.

그러나, 이와 같은 한 개의 래들을 사용하는 경우 래들내 용강의 레벨이 낮아지는 시점에서부터 용강의 토출량을 확보하기 위하여 래들 하부에 설치된 게이트가 많이 열리게 되고, 이때 래들의 슬래그가 턴디쉬로 유입되는 문제가 발생된다.

또한, 연속주조를 위해서는 용강이 채워진 새로운 래들로의 교환이 필요하고, 이와 같은 래들의 교환시 턴디쉬내로의 용강 공급이 중단되기 때문에, 턴디쉬 탕면 이 급속하게 하락 등의 문제가 발생되었다.

따라서, 이와 같은 한 개의 래들을 사용하는 연속주조공정에서 발생하는 문제를 해결하는 기술이 제시된바 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 2개의 래들(110a)(110b)을 동시에 이용하여 연속 주조하는 것이다.

이와 같은 2개의 래들(110a)(110b)을 이용한 연속주조공정의 경우에는 한 개의 래들(110a)에 채워진 용강(M)의 턴디쉬 공급이 완료되기 전에, 새로운 두번째 래들(110b)이 턴디쉬에 투입되어, 앞에서 설명한 래들 교환에 따른 문제를 해결하면서 2개의 래들을 동시에 이용하여 턴디쉬(120)로의 용강(M) 공급을 원활하게 한 것이다.

예컨대, 도 1과 같이, 2개의 래들(110a)(110b)을 이용하는 경우, 래들의 교환 시점에서 턴디쉬로의 용강 공급중단이 발생되지 않으면서 래들로부터 턴디쉬로 용강을 원활하게 공급할 수 있게 한다.

따라서, 도 1의 경우에는 턴디쉬(120)내의 용강 탕면 레벨을 일정하게 유지할 수 있고, 각각의 래들 주입구(112a,112b)(노즐)로부터 나오는 용강의 턴디쉬 유입량을 조절하면 래들에서의 용강 토출량을 최소로 유지할 수 있고, 이는 래들에 있는 슬래그 등의 개재물이 턴디쉬(120)로 혼입되는 것을 억제하도록 한다.

이때, 도 1에서 미설명 부호인 122는 턴디쉬의 하부에 설치되고 주형에 침지되는 침지노즐이며, 130은 연속주조기의 주형이고, 132는 주형에서 주조되는 주편이다.

그러나, 도 1에서 도시한 2개의 래들(110a,110b)을 이용하는 연속주조공정은 다음과 같은 문제가 발생하는 실정이다.

예를 들어, 도 1과 같이 2개의 래들을 이용하는 연속 주조시의 턴디쉬(120)는 2개의 래들 주입구(112a,112b)를 턴디쉬(120)에 위치시켜야 하기 때문에, 턴디쉬 형상은 통상 T자 형태 또는 H자 형태를 갖게 된다.

그런데, 정상적인 연속주조공정시에는 한 개의 주입구(예를 들어 112a)에서만 용강(M)을 턴디쉬(120)에 공급하면 되기 때문에, 도 2a에서 도시한 바와 같이, 래들 주입구(112a)에서 공급되는 용강(M)은 그 반대측의 다른 래들 주입구(112b)가 위치하는 턴디쉬 반대쪽까지 유동되지 못하고, 턴디쉬 중앙에 배치되는 주형 침지노즐(132)를 통하여 배출된다.

따라서, 도 2a에서 빗금친 부분으로 나타낸 다른 래들(110b)의 주입구(112b) 근처에는 '용강 정체 영역'이 발생하게 된다

예를 들어, 도 2b에서는 이와 같은 용강 정체 영역이 발생되는 상태에서의 턴디쉬내 용강의 온도 분포를 도시하고 있다.

즉, 도 2b에서 빨간색이 진할수록 온도가 높고, 초록색일 수록 온도가 낮은 것은 의미하는데, 앞에서 설명한 바와 같이, 래들 주입구(112b)의 근처로 정체 영역에서 용강의 온도가 가장 낮음을 알 수 있다.

따라서, 이와 같은 용강의 온도가 떨어지게 되면, 용강의 표면인 탕면의 온도 가장 강하되고, 이때 용강의 응고 온도 이하로 온도가 떨어지면, 용강의 탕면이 굳는 '용강 굳음 현상'이 발생되는 것이고, 이와 같은 용강의 탕면 굳음 현상은 후 속 래들의 교환시 영향을 주게 된다.

또한, 후속 래들의 온도가 낮거나 래들의 턴디쉬 도착이 지연이 될 경우, 두번째 래들의 주입구(112b)를 통해 턴디쉬로의 용강 공급시 온도가 정상적이지 않고 낮은 용강이 침지노즐(122)로 공급되는 경우, 심하면 침지노즐을 막는 심각한 노즐 막힘이 발생될 수도 있다.

이와 같은 노즐 막힘은 심한 경우, 연속주조공정 자체의 조업 진행을 불가능하게 하는 원인이 될 수 있다.

한편, 이와 같은 용강의 유동 불량(정체영역 발생)을 억제하기 위하여 턴디쉬(120)내에 댐 구조물(내화 구조물)(도 5a의 50 참조)을 설치하여 턴디쉬내의 용강 유동(흐름)을 제어하는 방법이 알려져 있지만, 이 경우에는 다음에 설명하는 도 5와 같이 한 개의 래들(110)을 이용하는 경우 더 유용하다.

예를 들어, 도 1 및 도 2와 같이 2개의 래들(110)을 이용하는 연속주조공정에서는 턴디쉬 형상이 출구(침지노즐)을 기준으로 좌우 대칭이고, 래들에서부터 턴디쉬로의 용강 주입이 좌우로 교대로 바꾸기 때문에, 턴디쉬 댐은 한쪽 주입구만을 기준으로 설계가 쉽지 않다.

즉, 2개의 래들이 이용한 연속주조공정의 경우 턴디쉬내에 설치되는 댐 구조물만으로는 턴디쉬내의 용강 유동을 제어하는 데에 한계가 있는 것이다.

한편, 이와 같은 용강 정체 영역에서의 용강의 온도 저하를 방지하기 위하여 가열수단 예를 들어, 플라즈마 히터를 턴디쉬 출구(침지노즐이 연결되는 부분) 이전에 설치하여 턴디쉬내 용강의 온도를 가열시키는 방법도 알려져 있지만, 이와 같 은 별도의 가열수단을 설치하는 경우 그 만큼 설비 구축 비용이 증대되고, 설비 운영 및 보수에도 비용이 많이 들기 때문에 다른 문제를 발생하는 것이다.

이에 따라서, 본 건의 출원인은 1개 또는 2개의 래들을 이용하는 경우 턴디쉬내 용강의 유도제어를 용이하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 턴디쉬에 수용된 용강의 유동을 가스 상승류로 구현하여 원활한 용강 유동으로 용강의 탕면 굳음을 방지하는 것은 물론, 용강의 턴디쉬 체류시간을 증대시키는 한편, 원활한 개재물 부상으로 개재물의 주형 혼입도 효과적으로 방지시키는 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, 용강이 유입되는 턴디쉬 본체; 및 상기 턴디쉬 본체에 구비되고 가스를 분출시키어 용강의 유동을 유도하거나 개재물의 부상을 가능토록 제공되는 가스 분출수단;을 포함하여 구성되되,
상기 가스 분출수단은, 가스 공급 라인과 연통하는 가스통로와, 상기 가스통로와 연통되고 가스를 분출하기 위한 가스 분출구멍을 포함하여 상기 턴디쉬 본체의 바닥 측에 하나 이상 배치되는 내화 구조체로 제공되어 공급되는 가스를 분출시키는 디퓨져; 및, 상기 디퓨져의 가스통로와 연통하면서 외부 가스 공급관과 연계되는 가스 공급 통로를 구비하고 상기 턴디쉬 본체의 내벽을 따라 연장 축조되는 내화 구조 체로 구성되는 가스 공급 라인;으로 구성되고,
상기 가스 분출수단의 디퓨져는, 높이를 갖는 구조체로 형성되어 단독으로 댐 구조물로 제공되거나, 턴디쉬 본체에 구비된 다른 댐 구조물과 협력하여 용강의 유동을 제어토록 구성된 용강 유동 유도형 턴디쉬를 제공한다.

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또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 턴디쉬에 래들을 통하여 용강을 공급하는 단계; 및

상기 턴디쉬에서 연속주조기의 주형에 용강을 주입하는 단계;

를 포함하고,

상기 턴디쉬에 구비된 가스 분출수단을 통하여 용강에 불활성가스를 분출시키어 용강의 유동을 유도하거나 개재물을 부상시키는 것을 특징으로 하는 용강 유동 유도형 턴디쉬를 이용한 연속주조방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 용강 유동 유도형 턴디쉬 및 이를 이용한 연속주조방법에 의하면, 턴디쉬에 수용된 용강의 유동 제어를 가스 상승류으로 구현하여 원활한 용강 유동으로 용강의 탕면 굳음을 방지하는 1차적인 효과를 제공한다.

더하여, 가스 상승류으로 인한 용강의 유동이 유도 구현되어 용강의 턴디쉬 체류시간이 증대하고 가스 부상시 개재물의 부상이 원활하여 개재물의 주형 혼입이 효과적으로 방지되는 다른 우수한 효과를 제공한다.

따라서, 본 발명은 궁극적으로 연속 주조 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에서는 본 발명에 따른 용강 유도형 턴디쉬의 일 실시예를 도시하고 있고, 도 4에서는 도 3의 본 발명 턴디쉬에 구비된 가스 분출수단을 상세하게 도시하고 있으며, 도 5에서는 도 4의 가스 분출수단을 포함하는 다른 실시예의 턴디쉬를 도시하고 있다.

즉, 도 3과 도 5의 턴디쉬는 2개의 래들 또는 하나의 래들을 이용하는 것에 차이가 있고, 따라서 래들 주입구(112a)(112b)(112)가 진입되는 턴디쉬 본체의 노즐부(10a)(10a')와 용강을 주형에 주입하는 침지노즐(12)이 설치되는 출구(10b) (10b')의 위치가 서로 다르다.

또한, 이하에서 종래기술에서 언급한 래들과 연속주조기의 주형 등은 동일한 도면번호로 설명한다.

그리고, 이하에서 도면부호 'B'는 턴디쉬 본체나 가스 분출수단의 내화블록 구조물을 나타내고, 'C'는 턴디쉬 본체나 가스 분출수단의 케스터블(시공된 케스터블층)을 나타내고, 'T'는 턴디쉬 본체의 외곽 철피를 나타내고, 'M'은 용강, 'S'는 용강에 포함된 개재물(슬래그)을 나타낸다.

먼저, 도 3a 및 도 3b에서는 본 발명에 따른 용강 유동 유도형 턴디쉬(1)를 도시하고 있는데, 앞에서 설명한 바와 같이 2개의 래들(110a)(110b)의 주입구(112a)(112b)를 통하여 교대로 용강이 공급되는 턴디쉬 형태이다.

이와 같은 턴디쉬((1)는 도 3b에서 도시한 바와 같이, 중앙에 볼록하게 튀어나온 노즐부(10a)에 출구(10b)가 형성되고 그 하부에 턴디쉬 본체(10)에 주형(130)에 침지되어 용강을 공급하는 침지노즐(12)이 설치되어 있다.

따라서, 턴디쉬 본체(10)의 일측에 배치된 하나의 래들(110a)의 주입구 (112a)를 통하여 용강이 턴디쉬 본체(10)의 일측에 주입되어 용강이 공급되고, 상기 래들의 용강 레벨이 낮아지면 그 반대측으로 턴디쉬 본체의 타측에 투입되는 다른 래들(110b)의 주입구(112b)를 통하여 연속적으로 용강이 턴디쉬 본체에 공급된다.

한편, 도 3a 및 도 3b에서 도시한 본 발명의 턴디쉬(1)는, 크게 용강(M)이 유입되는 턴디쉬 본체(10) 및, 상기 턴디쉬 본체(10)에 구비되면서 가스분출을 통하여 용강의 유동이나 개재물 부상을 가능토록 제공되는 가스 분출수단(20)을 포함 하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 용강 유동 유도형 턴디쉬(1)의 경우에는, 일측 래들 (110a)에서 용강이 공급되면, 도 2a에서 설명한 바와 같이 반대측에는 용강 정체 영역이 형성되어도 상기 가스 분출수단(10)에서 분출되는 불활성가스 예를 들어, 아르곤 가스가 분출되고, 이때 분출된 가스가 형성하는 가스 상승류(G)는 가스 분출수단에서 탕면을 향하여 유동되면서 용강의 유동을 강제로 유도하게 된다.

따라서, 본 발명의 턴디쉬의 경우에는 2개의 래들을 사용하여도 용강 정체 영역이 제거되고, 이에 따라 기존에 용강 정체에 따른 온도 저하로 탕면이 굳는 현상이 방지될 수 있는 것이다.

특히, 용강의 유동이 강제 유도되면서 용강의 턴디쉬 체류시간이 증대되고, 이는 용강(M)에 포함된 슬래그 등의 개재물(S)이 부상될 수 있는 충분한 시간을 제공하여 개재물 부상도 용이하게 하고, 더하여 상기 가스 상승류는 개재물을 직접적으로 부상시키는 것을 원활하게 할 것이다.

따라서, 개재물의 탕면 부상이 원활하기 때문에, 턴디쉬 출구(10b)를 통하여 용강을 주형(130)에 주입할 때, 개재물의 주형 혼입이 최대한 억제되는 것이다.

한편, 도 4에서는 이와 같은 가스 상승류(G)를 형성시키어 용강의 유동을 강제 유도하고 개재물 부상을 원활하게 하는 본 발명의 상기 가스 분출수단(20)을 상세하게 도시하고 있다.

즉, 도 4a 및 도 4 b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 분출수단(20)은 크게 상기 턴디쉬 본체(10)에 설치되어 공급되는 가스를 용강에 분출시키는 디퓨 져(30) 및, 상기 디퓨져(30)에 가스를 공급토록 턴디쉬 본체(10)에 디퓨져와 연통상태로 구비되는 가스 공급 라인(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 가스 공급 라인(40)을 통하여 공급되는 아르곤가스는 턴디쉬 본체 양측의 바닥에 배치된 디퓨져(30)에서 분출되어 용강에서의 가스 상승류(G)를 형성시킨다.

한편, 이와 같은 본 발명의 가스 분출수단의 디퓨져(30)는 도 3b와 같이, 래들의 주입구(112a)(112b)가 진입되는 위치와 침지노즐이 직하부에 연계된 용강 출구(10b)사이에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 일측 및 타측 래들에서 부터의 용강 공급시 가동되는 래들 반대측의 턴디쉬 본체에서 형성되는 용강 정체 영역에서 디퓨져(30)를 통하여 아르곤 가스가 분출된다.

이때, 도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 상기 가스 분출수단(20)의 디퓨져(30)는, 높이 대략 100mm 이상의 높이를 갖는 형태 예를 들어, 댐 형태의 사각체로 제공되면 도 3a와 같이 용강의 유동을 제어하는 댐 구조물로 제공될 수 있다.

한편, 도 3에서는 별도로 도시하지 않았지만 다음에 설명하는 도 5a에서와 같이 본 발명의 사각체의 댐 구조물로 제공될 수 있는 디퓨져(30)는, 턴디쉬 본체(10)에 구비된 알려진 다른 댐 구조물(50)과 협력하여 용강 유동을 제어토록 사용되는 것도 가능하다.

이때, 도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 상기 가스 분출수단(20)의 디퓨져(30)는, 상기 가스 공급 라인(40)과 연통하는 가스통로(32)와, 상기 가스통로 와 연통되고 가스를 용강에 분출하기 위한 가스 분출구멍(34)을 포함하여 턴디쉬 본체(10)의 바닥 양측에 배치되는 내화 구조체로 제공된다.

동시에, 상기 가스 공급 라인(40)도 상기 디퓨져에 포함된 가스통로(32)와 연통하면서 외부 가스 공급관(44)과 연계되는 가스 공급 통로(42)를 구비하고 상기 턴디쉬 본체(10)의 내벽을 따라 연장 축조되는 내화 구조체로 제공된다.

즉, 본 발명의 가스 분출수단(20)의 디퓨져(30)와 가스 공급 라인(40)은 턴디쉬 본체의 바닥과 내벽을 따라 각각 연장 설치되면서 서로 연통하는 구조이기 때문에, 턴디쉬에 공급되는 용강에 침지되어도 손상되지 않는 구조 즉, 내화블록(B)과 그 위에 마감 처리되는 케스터블(C)(케스터블층)을 조합하여 내부에 각각의 가스공급통로(42)와 가스통로(32)를 형성하는 내화 구조체로 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 내화벽돌과 케스터블(반죽된 내화재를 이용 마감 처리후 굳힌 층)을 이용하는 내화 구조체는 용강 처리 관련 설비에서는 알려진 것이라 할 수 있다.

이때, 상기 디퓨져(30)의 가스 분출 구멍(34)은 측벽의 내화벽돌 상부에 축조된 내화벽돌(B)에 형성될 수 있다.

그리고, 디퓨져(30)나 가스 공급 라인(40)은 모두 용강이 침투하지 않도록 알려진 내화 케스터블(C)로 마감 처리하는 것이 바람직하다.

또한, 가스 공급 라인(40)의 가스 공급통로(42)는 턴디쉬 본체의 철피(T)에 연결되는 가스공급관(44)과 연통하면 된다.

따라서, 가스공급관(44)을 통하여 아르곤 가스가 공급되면 가스공급라인(40) 의 가스공급통로(42)-> 디퓨져 가스통로(32)-> 디퓨져 가스분출구멍(34)의 순서로 공급되면서 최종적으로 턴디쉬 바닥에서 용강의 탕면을 향하여 분출되어 앞에서 설명한 가스 상승류(G)를 형성하는 것이다.

이때, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 가스공급라인(40)의 가스공급통로(42)는 턴디쉬 본체(10)의 축조시 사용된 턴디쉬 본체 측 케스터블(층)(C)에 홈을 형성시키는 형태로 제공하고 그 위에 내화블록이나 케스터블층(C)을 마감 처리하여 디퓨져와 연통시키는 것도 가능할 것이다.

이때, 중요한 것은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 공급되는 아르곤 가스 등의 불활성가스는 디퓨져(30)의 가스 분출구멍(34)으로 용강이 역 유입되는 것을 방지토록 고압으로 공급되거나 일정이상의 가스량으로 공급되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 초기 용강이 턴디쉬에 공급되기 직전 적어도 20 l/m 의 양으로 아르곤 가스를 공급하여 용강이 디퓨져의 가스 분출구멍으로 유입되는 방지시키고, 용강의 턴디쉬 유입이 진행되면, 용강 유입량에 맞추어 상기 가스 공급 라인(40)을 통한 가스 공급량을 상기 20 l/m 보다 더 증가시켜서 가스 상승류(G)에 의한 용강의 유동을 원활하게 구현하도록 하는 것이 필요할 것이다.

다음, 도 5a 및 도 5b에서는 본 발명의 가스 분출수단(20)을 구비하지만 하나의 래들(110)의 주입구(112)를 통하여 용강이 턴디쉬 본체(10)에 유입되는 다른 형태의 연속주조공정을 도시하고 있다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 하나의 래들(110)의 주입구(112)가 턴디쉬 본체(10)의 중앙으로 볼록한 노즐부(10a')에 진입되어 용강을 주입하고, 턴디쉬 본 체(10)의 양측에 출구(10b')가 형성되어 그 직하부에 주편(132)을 주조하는 주형(130)에 용강을 주입하는 침지노즐(12)이 구비될 수 있다.

이때, 상기와 같은 턴디쉬(1)는, 앞에서 설명한 바와 같이 용강의 유동을 제어하는 내화블록인 댐 구조물(50)을 포함할 수 있다.

따라서, 턴디쉬 중앙에서 래들 주입구(112)를 통하여 용강이 주입되면 턴디쉬 양측의 출구(10b')를 통하여 주형(130)으로 용강(M)이 주입되게 된다.

즉, 도 5와 같은 턴디쉬(1)의 경우에는, 용강이 중앙에 유입되고 양측으로 출강되는 형태이므로, 도 1,3과 같은 2개의 래들을 이용하는 경우와는 다르게 용강 정체 영역이 쉽게 발생하지는 않는다.

그러나, 도 5에서 턴디쉬 본체(10)의 바닥 양측으로 댐 구조물(50)과 출구(10b') 사이에 배치된 앞에서 상세하게 설명한 가스 분출수단(20)의 디퓨져(30)를 통하여 아르곤 가스가 분출되면, 이때 형성되는 가스 상승류(G)는 용강의 출강 전체 개재물(S) 즉, 슬래그를 탕면 측으로 강제 부상 분리시키기 때문에, 슬래그의 주형 혼입을 방지시킬 수 있게 한다.

그리고, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 가스 분출수단의 디퓨져(30)는 높이를 갖는 사각체 형태이면 턴디쉬 본체 내부에 구비된 댐 구조물(50)과 협력하여 용강의 유동을 출구 직전에서 제어 유도하는 기능도 제공할 것이다.

다음, 도 3 및 도 5를 토대로 앞에서 설명한 본 발명의 용강 유동 유도형 턴디쉬(1)를 이용한 연속주조단계(방법)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 연속주조방법은 앞에서 지금까지 설명한 본 발명의 턴디 쉬(1)에 래들의 주입구(도 3의 112a,112b 및 도 5의 112)를 통하여 용강(M)을 공급하는 단계 및, 상기 턴디쉬에서 연속주조기의 주형(130)에 용강을 주입하는 단계로 이루어 지나, 동시에 본 발명의 턴디쉬를 이용한 연속주소시에는 턴디쉬에 구비된 가스 분출수단(20)을 통하여 용강에 불활성가스인 아르곤 가스를 분출시키어 가스 상승류(G)를 통하여 용강(M)의 유동이나 개재물(S)의 부상을 유도 구현한 것에 그 특징이 있다.

이때, 도 3에서 도시한 바와 같이, 턴디쉬 양측에 배치된 2개의 래들(110a)(110b)의 주입구(112a)(112b)를 통하여 용강(M)이 턴디쉬(1) 내부에 교대로 공급되는 경우에는, 적어도 용강을 공급하는 래들(110a)의 반대측에 배치된 가스 분출수단(20)을 통하여 탕면을 향하여 고압의 아르곤 가스를 분출하여 용강에 강한 가스 상승류(G)를 형성시킨다.

따라서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 2개의 래들이 이용하여 연속주조하는 경우에도, 본 발명에서는 가스분출수단(20)의 디퓨져(30)에서 고압의 아르곤가스가 분출되어 형성되는 가스 상승류(G)는 가동중인 래들 주입구에 멀리 떨어져 있어도 강제로 용강(M)의 유동(화살표 참조)을 강제 유도하여 용강 정체 영역이 발생되지 않게 한다.

즉, 용강의 유동이 구현되어 정체된 영역에서의 용강 온도 저하를 방지시키고 이와 같은 용강의 온도 저하에 따른 탕면 굳음을 차단하고, 더하여 가스 상승류(G)는 용강에 포함된 개재물(S)의 부상을 유도할 것이다.

특히, 용강의 정체가 제거되어 유동하면 그 만큼 용강 유동폭이 증대되면서 출구까지의 용강 턴디쉬 체류시간이 증대되고, 이와 같은 체류시간 증대는 개재물이 부상할 수 있는 시간을 주어 주형 혼입이 효과적으로 방지된다.

다음, 도 5에서 도시한 바와 같이, 턴디쉬의 용강 공급단계에서 하나의 래들(110)의 주입구(112)로부터 용강(M)이 턴디쉬 중앙측 노즐부(10a')에 공급되고, 턴디쉬 양측 출구(10b')를 통하여 주형에 주입되는 경우에도 출강 직전에 고압의 불활성가스를 분출하여 형성되는 가스 상승류를 통하여 개재물의 부상을 원활하게 할 것이다.

한편, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 도 3 및 도 4의 가스 공급 라인에 연결되는 가스 공급관(44)에는 가스 공급 유량을 조절할 수 있도록 하는 가스 유량계 및 유량제어밸브가 설치되어 있다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 용강 유동 유도형 턴디쉬를 통한 연속주조방법을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 2개의 디퓨져(30)를 준비하고 주입구와 출구 사이에 각각 설치하고, 각각의 디퓨져에 아르곤 가스공급을 위하여 가스 공급라인(40)과 가스공급관(44)을 연결 설치하고 공급되는 아르곤 가스를 유량계 및 유량제어밸브로 조정한다.

다음, 연속주조 초기 턴디쉬에 용강을 채우기 이전부터 디퓨져의 가스 분출구멍이 막히는 것을 방지하기 위해 최소 20 l/m 이상의 아르곤 가스를 디퓨져에 공급하고 분출시킨다.

그 다음, 가동중인 래들 주입구 반대측에서 분출되는 아르곤 가스의 공급을 나탕이 문제되지 않을 정도로 증가시킨다.

더하여, 턴디쉬내 공급된 용강의 레벨이 정상 레벨이 되면 가스를 분출하는 영역의 용강 탕면 온도를 측정하고 온도가 낮으면 디퓨져에서 분출되는 아르곤 가스량을 증가시키어 더 용강의 유동을 강하게 유도하여 온도 저하를 방지한다.

마지막으로, 가동중인 래들의 레벨이 낮아져 다른 래들의 주입구를 통하여 용강을 턴디쉬에 주입하면 양측 디퓨져에서 아르곤 가스를 분출시키되 각각의 래들 주입구에서 토출되는 용강 토출량에 비례하게 아르곤 가스 분출양을 조절한다.

한편, 이와 같은 가스 분출수단의 디퓨져를 통하여 용강에 가스를 분출시키어 가스 상승류(G)를 통한 용강의 유동 구현이 이루어지는 본 발명과 도 2와 같이 용강 정체 영역이 발생하는 종래의 경우, 각각의 용강 최소 체류시간은 70초 및 30초로 본 발명이 월등하게 높다.

또한, 정체 영역도 본 발명의 경우 턴디쉬 용강 수용 전체 면적의 12% 정도이나 종래의 경우에는 37% 정도로 높다.

즉, 본 발명의 경우 용강의 턴디쉬내 체류시간은 증대하고 정체 영역은 줄어들게 하기 때문에, 용강의 유동 증대로 온도저하에 따른 탕면 굳음이 방지되고, 개재물 부상도 원활하게 하는 것이다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 효과 즉, 체류시간이 30초에서 70초로 증대되고, 정체 영역이 용강 수용 면적의 종래 37%에서 12%로 감소하는 것은, 수모델 장치를 제작하고 자극 응답법 실험을 통하여 알 수 있다.

이와 같은 자극 응답법 실험이란 계의 주입구에 펄스 형태의 자극을 주고 출구에서 그 응답을 파악하는 방법으로, 출구에서 시간에 따라 구해진 응답 곡선을 체류시간 분포곡선이라 할 수 있고, 이와 같은 곡선으로부터 최소 체류시간과 정체 영역을 구할 수 있다.

따라서, 본 발명의 경우 용강의 턴디쉬내 체류시간이 종래에 비하여 2배 이상 증가 됨을 알 수 있고, 이는 본 발명의 가스 분출수단의 디퓨져가 용강의 유동을 유도 구현함에 따른 것이며, 정체 영역은 1/3 정도 감소함을 알 수 있다.

결국, 이와 같은 정체 영역 감소는 용강의 원활한 유동으로 체류 시간을 증가시키어 개재물 부상 분리 측면에서도 유리한 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 2개의 래들을 이용하는 연속주조공정을 도시한 개략도

도 2는 종래 래들로부터 턴디쉬로의 용강 공급시 턴디쉬내 용강의 유동 거동을 도시한 것으로서,

(a)는 평면도

(b)는 도 2a의 용강의 온도 분포를 나타낸 온도 분포도

도 3은 본 발명에 따른 용강 유동 유도형 턴디쉬를 도시한 것으로서,

(a)는 정면 구성도

(b)는 평면 구성도

도 4는 도 3의 본 발명 턴디쉬에 구비된 가스 분출수단을 도시한 것으로서.

(a)는 턴디쉬 측면을 도시한 측면 구성도

(b)는 도 4a의 가스 분출수단 요부 사시도

도 5는 본 발명에 따른 가스 분출수단을 포함하는 다른 형태의 턴디쉬를 도시한 것으로서.

(a)는 정면 구성도

(b)는 평면 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 본 발명의 턴디쉬 10.... 턴디쉬 본체

10b,10b'.... 출구 12.... 침지노즐

20.... 가스 분출수단 30.... 디퓨져

32.... 가스통로 34.... 가스 분출구멍

40.... 가스 공급 라인 42.... 가스 공급통로

44.... 가스공급관 50.... 댐 구조물

110,110a,110b.... 래들 112.... 래들 주입구(노즐)

130.... 주형 132.... 주편

G.... 가스 상승류

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 용강이 유입되는 턴디쉬 본체(10); 및 상기 턴디쉬 본체(10)에 구비되고 가스를 분출시키어 용강의 유동을 유도하거나 개재물의 부상을 가능토록 제공되는 가스 분출수단(20);을 포함하여 구성되되,

   상기 가스 분출수단(20)은, 가스 공급 라인과 연통하는 가스통로(32)와, 상기 가스통로와 연통되고 가스를 분출하기 위한 가스 분출구멍(34)을 포함하여 상기 턴디쉬 본체(10)의 바닥 측에 하나 이상 배치되는 내화 구조체로 제공되어 공급되는 가스를 분출시키는 디퓨져(30); 및, 상기 디퓨져의 가스통로(32)와 연통하면서 외부 가스 공급관(44)과 연계되는 가스 공급 통로(42)를 구비하고 상기 턴디쉬 본체(10)의 내벽을 따라 연장 축조되는 내화 구조 체로 구성되는 가스 공급 라인(40);으로 구성되고,

   상기 가스 분출수단(20)의 디퓨져(30)는, 높이를 갖는 구조체로 형성되어 단독으로 댐 구조물로 제공되거나, 턴디쉬 본체(10)에 구비된 다른 댐 구조물(50)과 협력하여 용강의 유동을 제어토록 구성된 용강 유동 유도형 턴디쉬.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서, 상기 가스는 불활성 가스로 제공되되 가스 분출수단에 포함된 디퓨져로의 용강 유입을 방지토록 고압 또는 일정 이상의 양으로 공급되는 것을 특징으로 하는 용강 유동 유도형 턴디쉬.
7. 제3항에서 기재된 턴디쉬(1)에 래들(110)을 통하여 용강을 공급하는 단계; 및

   상기 턴디쉬에서 연속주조기의 주형(130)에 용강을 주입하는 단계;

   를 포함하고,

   상기 턴디쉬에 구비된 가스 분출수단(20)을 통하여 용강에 불활성 가스를 분출시키어 용강의 유동을 유도하거나 개재물을 부상시키는 것을 특징으로 하는 용강 유동 유도형 턴디쉬를 이용한 연속주조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 턴디쉬의 용강 공급단계에서는 턴디쉬 양측에 배치된 복수의 래들(110a)(110b)로부터 용강(M)이 턴디쉬에 순차로 공급되고,

   용강을 공급중인 래들의 반대측 또는 턴디쉬 양측에서 상기 가스 분출수단을 통하여 턴디쉬 바닥에서 용강의 탕면을 향하여 불활성가스를 분출시키어 형성된 가스 상승류(G)을 통하여 용강의 유동을 유도하거나 개재물을 부상시키는 것을 특징으로 하는 용강 유동 유도형 턴디쉬를 이용한 연속주조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 턴디쉬의 용강 공급단계에서는 하나의 래들(110)로부터 용강(M)이 턴디쉬에 공급되고,

   턴디쉬 일측 또는 양측에서 상기 가스 분출수단을 통하여 턴디쉬 바닥에서 용강의 탕면을 향하여 불활성가스를 분출시키어 형성되는 가스 상승류(G)를 통하여 개재물을 부상시키는 것을 특징으로 하는 용강 유동 유도형 턴디쉬를 이용한 연속주조방법.

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